JP6972336B2 - 熱交換器、熱交換器ユニット、及び冷凍サイクル装置 - Google Patents

Description

本発明は、熱交換器、熱交換器を備えた熱交換器ユニット、及び冷凍サイクル装置に関し、特に伝熱管に設置されたフィンの間隔を保持する保持部の構造に関する。

従来の熱交換器において熱交換性能を向上させるために、断面が扁平多穴形状の伝熱管である扁平管を備えた熱交換器が知られている。このような熱交換器として、扁平管を管軸方向を左右方向に延びる様に配置し、上下方向に所定の間隔をおいて配置した熱交換器がある。このような熱交換器は、板状のフィンを扁平管の管軸方向に並べて配置されており、フィンの間を通過する空気と扁平管内を流れる流体との間で熱交換を行う。従来、フィンには、扁平管の挿入部の周縁にフィンカラーが設けられている。フィンカラーは、先端を隣合ったフィンに当接させてフィンの間の距離を確保している。隣合うフィンとの間隔を適正に保つことにより、熱交換器は、着霜に対する耐力及び排水性を確保し、熱交換性能が低下しないようにしている。

特許文献１においては、扁平管が挿入される挿入部の周縁の長手方向両端部をフィンの板面から立ち上げて、隣合うフィンに当接させている。特許文献２においては、挿入部の周縁以外のフィンの板面の一部を折り曲げて立ち上げ、隣合うフィンに当接させている。特許文献３においては、扁平管の挿入部の周縁のうち、扁平管の断面の長辺と対向する部分を立ち上げ、隣合うフィンに当接させている。

特開平１０−７８２９５号公報 特許第５１７７３０７号公報 特開２０１７−１９８４４０号公報

特許文献１においては、挿入部の周縁のうち長手方向の両端部を立ち上げ、フィンの配列間隔を保持する保持部としているため、挿入部の周縁のうち、長手方向に沿った部分の周縁に形成された立ち上げ部の長さが短くなる。立ち上げ部は、扁平管と接合され熱を伝達するが、長さが短いため熱交換性能が低下するという課題があった。

特許文献２においては、挿入部の周縁以外にフィンの配列間隔を保持する保持部を形成する。保持部がフィンの間の風路に配置されるため、熱交換器は、通風抵抗が増大し、低温外気条件下での運転では、保持部を起点として霜が成長し、さらに風路抵抗が増大するという課題があった。また、保持部は、フィンの間の風路から結露水や霜の融解水を排出する際の妨げになるだけでなく、フィンの板面に穴が形成されるため、フィンの伝熱性能が低下するという課題があった。

特許文献３においては、扁平管の挿入部の周縁のうち、扁平管の断面の長辺と対向する部分の周縁を立ち上げて保持部を形成している。しかし、近年扁平管の薄型化に伴い、挿入部の幅が狭くなり、保持部をフィンの板面から必要な高さまで立ち上げられないという課題があった。保持部の板面からの高さが足りないと、隣合うフィンとの間隔が狭くなり、結露水の排水性が低下し、着霜時に風路が閉塞される等の通風性を低下させる原因となる。そのため、熱交換器は、熱交換性能を十分に発揮できないという課題があった。

本発明は、上記のような課題を解決するためのものであり、排水性および通風性の悪化を抑制し、着霜が発生した際に風路の閉塞が生じにくく、また除霜性及び熱交換性能を両立する熱交換器、熱交換器ユニット、及び冷凍サイクル装置を得ることを目的とする。

本発明に係る熱交換器は、扁平管と、長手方向と該長手方向に直交する幅方向とに延びる板面を有する板状体で形成され、前記扁平管の管軸に交差するように配置されると共に、互いに間隔を空けて配置された複数のフィンと、を備え、前記複数のフィンのそれぞれは、前記扁平管が挿入された挿入部と、前記挿入部の周縁に形成され、前記間隔を保持する第１の間隔保持部と、前記挿入部の前記周縁を除く前記板状体に形成され、前記間隔を保持する第２の間隔保持部と、を備え、前記第１の間隔保持部及び前記第２の間隔保持部のみが前記複数のフィンのうち隣合うフィンに当接し、前記第１の間隔保持部は、前記挿入部の前記周縁のうち、前記扁平管の前記管軸に垂直な断面の長軸方向の一方の端に位置し、前記第２の間隔保持部は、隣合う前記挿入部の間の中間領域に、前記第１の間隔保持部と幅方向に間隔を持って配置されているものである。

本発明に係る熱交換器ユニットは、上記の熱交換器と、前記熱交換器に空気を送る送風機と、を備え、前記第１の間隔保持部は、前記第２の間隔保持部よりも前記熱交換器に送られる空気の上流側に配置されるものである。

本発明に係る冷凍サイクル装置は、上記熱交換器ユニットを備えたものである。

本発明によれば、上記構成により、フィン同士の間隔を適正に保持できるため、着霜時に風路が閉塞するのを抑制し、除霜時には融解水の排水性も確保される。かつ、第１の間隔保持部が、挿入部の扁平管の長軸方向の端部に配置されているため、フィン及び扁平管の間の通風性の低下を抑制できる。従って、熱交換器及び熱交換器ユニットは、熱交換性能を維持しつつ耐着霜性及び排水性が向上する。

実施の形態１による熱交換器を示す斜視図である。 実施の形態１に係る熱交換器が適用された冷凍サイクル装置の説明図である。 図１の熱交換器の断面構造の説明図である。 実施の形態１に係る熱交換器のフィンに設けられた第１の間隔保持部の断面拡大図である。 実施の形態１に係る熱交換器のフィンに設けられる挿入部を形成する前の状態を示す平面図である。 実施の形態１に係る熱交換器のフィンに設けられた第２の間隔保持部の拡大図である。 実施の形態１に係る熱交換器のフィンに形成された第２の間隔保持部の比較例としての第２の間隔保持部の説明図である。 実施の形態１に係る熱交換器のフィンに形成された第２の間隔保持部の変形例である第２の間隔保持部の説明図である。 実施の形態１に係る熱交換器のフィンに形成された第２の間隔保持部の変形例である第２の間隔保持部の説明図である。 実施の形態１に係る熱交換器の変形例の熱交換器の断面構造の説明図である。 実施の形態２に係る熱交換器の断面構造の説明図である。 実施の形態２に係る熱交換器のフィンに設けられる挿入部を形成する前の状態を示す平面図である。 実施の形態２に係る熱交換器の変形例の熱交換器の断面構造の説明図である。

以下に、熱交換器、熱交換器ユニット、及び冷凍サイクル装置の実施の形態について説明する。以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。各図において、同一の符号を付した機器等については、同一の又はこれに相当する機器を表すものであって、これは明細書の全文において共通している。また、明細書全文に表れている構成要素の形態は、あくまで例示であって、本発明は明細書内の記載のみに限定されるものではない。特に構成要素の組み合わせは、各実施の形態における組み合わせのみに限定するものではなく、他の実施の形態に記載した構成要素を別の実施の形態に適用することができる。さらに、添字で区別等している複数の同種の機器等について、特に区別したり、特定したりする必要がない場合には、添字を省略して記載する場合がある。また、図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。なお、各図に示されるｘ、ｙ、ｚの各方向は、各図において共通の方向を示している。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１による熱交換器１００を示す斜視図である。図２は、実施の形態１に係る熱交換器１００が適用された冷凍サイクル装置１の説明図である。図１に示された熱交換器１００は、空気調和装置又は冷蔵庫等の冷凍サイクル装置１に搭載されるものである。実施の形態１においては、空気調和装置の冷凍サイクル装置１を例示している。冷凍サイクル装置１は、圧縮機３、四方弁４、室外熱交換器５、膨張装置６、及び室内熱交換器７を冷媒配管９０により接続し、冷媒回路を構成したものである。冷凍サイクル装置１は、冷媒配管９０内には冷媒が流動し、四方弁４により冷媒の流れを切り換えることにより、暖房運転、冷凍運転、及び除霜運転を切り換えることができる。

室外機８に搭載された室外熱交換器５及び室内機９に搭載された室内熱交換器７は、近傍に送風機２を備える。室外機８において送風機２は、室外熱交換器５に外気を送り込み、外気と冷媒との間で熱交換を行う。また、室内機９において送風機２は、室内熱交換器７に室内の空気を送り込み、室内の空気と冷媒との間で熱交換を行い、室内の空気の温度を調和する。また、熱交換器１００は、冷凍サイクル装置１において室外機８に搭載された室外熱交換器５及び室内機９に搭載された室内熱交換器７として用いることができ、凝縮器又は蒸発器として機能する。なお、ここでは熱交換器１００が搭載された室外機８及び室内機９などの機器を、特に熱交換器ユニットと呼ぶ。

図１に示される熱交換器１００は、２つの熱交換部１０、２０を備える。熱交換部１０、２０は、図１に示されるｘ方向に沿って直列に配置されている。ｘ方向は、熱交換部１０の扁平管３０の並列方向及び扁平管３０の管軸に対し垂直な方向であり、実施の形態１において、熱交換器１００に流入する空気は、ｘ方向に沿って流入する。よって、熱交換部１０、２０は、熱交換器１００の通風方向に沿って直列に配置されており、第１の熱交換部１０が風上側に配置され、第２の熱交換部２０が風下側に配置されている。熱交換部１０の両端にはヘッダ７０、７１が配置されており、ヘッダ７０とヘッダ７１との間を扁平管３０が接続している。熱交換部２０の両端にはヘッダ７０、７２が配置されており、ヘッダ７０とヘッダ７２との間を扁平管３０が接続している。冷媒配管９１からヘッダ７１に流入した冷媒は、熱交換部１０を通過し、ヘッダ７０を経て熱交換部２０に流入し、ヘッダ７２から冷媒配管９２へ流出する。なお、熱交換部１０と熱交換部２０とは、同じ構造であっても良いし、異なる構造であっても良い。

図３は、図１の熱交換器１００の断面構造の説明図である。図３は、図１の熱交換器１００の熱交換部１０のｙ軸に垂直な断面Ａをｙ方向から見た図を示している。熱交換部１０は、ｙ方向に管軸を向けた複数の扁平管３０をｚ方向に並列に並べて構成されている。扁平管３０は、内部に冷媒が流通し、熱交換器１００に送り込まれた空気と内部の冷媒との間で熱交換を行う。また、板状体であるフィン４０の板面４８を扁平管３０の管軸に交差させるようにして、フィン４０が扁平管３０に取り付けられている。フィン４０は、扁平管３０が並列されている方向に長手方向を向けた矩形である。つまり、フィン４０は、ｚ方向に沿って長手方向を向けて延設されている。フィン４０は、扁平管３０が挿入される挿入部４４が設けられている。実施の形態１においては、挿入部４４は、フィン４０の板面４８に開口された長穴である。この挿入部４４に扁平管３０が挿入されている。

フィン４０の幅方向とは、フィン４０の長手方向に対し直角方向を意味し、図３のｘ方向に沿った方向である。実施の形態１においては、図３のｘ方向に熱交換器１００に送り込まれた空気が流れ、空気の流れは矢印Ｃで表されている。フィン４０は、空気の流れの上流側にフィン４０の幅方向の一方の端縁である第１の端縁４１を有し、下流側にフィン４０の幅方向の他方の端縁である第２の端縁４２を有する。挿入部４４は、板面４８に開口された長穴であり、その長穴の長手方向をフィン４０の幅方向に対し平行にして配置されている。また、扁平管３０も、フィン４０の幅方向に管軸に垂直な断面の長軸を平行にして設けられている。

フィン４０は扁平管３０の管軸方向に沿って複数配置されている。隣合うフィン４０同士は、板面４８間に所定の隙間を空けて配置されており、フィン４０の板面４８間を空気が通過する様に構成されている。隣合うフィン４０同士の間隔を確保するために、フィン４０には第１の間隔保持部５０及び第２の間隔保持部６０が形成されている。以下、第１の間隔保持部５０と第２の間隔保持部６０とを総称して、間隔保持部と表現する場合がある。間隔保持部は、板状体であるフィン４０の一部を折り曲げて形成されており、板面４８に対し交差する方向に立設されている。

図４は、実施の形態１に係る熱交換器１００のフィン４０に設けられた第１の間隔保持部５０の断面拡大図である。図４は、図３に示されるフィン４０のＡ−Ａ断面に相当する部分であり、隣合うフィン４０も表示している。また、図４は、扁平管３０を省略して表示している。第１の間隔保持部５０は、第１の端縁４１側に位置する挿入部４４の端部４６ａにおいて、隣合うフィン４０に向かって立設されており、先端が隣合うフィン４０の板面４８ｂに当接している。第１の間隔保持部５０の先端は、曲げられており、当接部５２を形成している。実施の形態１において、第１の間隔保持部５０の立ち上がり面５３は、円弧状に形成されているが、この形状に限定されるものではない。例えば、立ち上がり面５３は、板面４８ａに対して略垂直に立ち上げられ、直線状に形成されていても良い。

図４に示される様に、挿入部４４の周縁のうち長辺４７ａには、起立片４５が形成されている。起立片４５は、第１の間隔保持部５０に対して高さが低くなっている。起立片４５は、扁平管３０の断面の長軸に沿った側面に接触し、フィン４０と扁平管３０との間で熱を伝達する。起立片４５と扁平管３０とは、例えばロウ付けにより接合される。なお、図３に示される長辺４７ｂも、長辺４７ａと同様に起立片４５が形成されている。長辺４７ｂは、挿入部４４の長手方向に沿った中心線について、長辺４７ａと対称形状になっている。

図５は、実施の形態１に係る熱交換器１００のフィン４０に設けられる挿入部４４を形成する前の状態を示す平面図である。挿入部４４は、板状体であるフィン４０に切り込みを入れて形成された舌状片を板面４８ａの法線方向に立ち上げることにより形成される。第１の間隔保持部５０は、第１の端縁４１側から第２の端縁４２側に向かって延びる舌状片１５０を立ち上げて形成される。舌状片１５０の長さＬ１は、熱交換器１００のフィン４０同士の間の距離に応じて設定される。舌状片１５０は、挿入部４４の長手方向に向かって延びる形状であるため、例えば挿入部４４に嵌る扁平管３０の短軸寸法が小さい場合であっても挿入部４４の長辺４７ａ、４７ｂ沿って長く形成することができる。従って、扁平管３０が薄くてもフィン４０同士の間隔を大きくすることができる。また、舌状片１５０の幅Ｗ１は、挿入部４４の短辺の幅であり、扁平管３０が嵌合できるように設定される。

挿入部４４の長辺４７ａ、４７ｂに沿って形成される起立片４５は、舌状片１５０以外の部分に形成される舌状片１４５ａ、１４５ｂを板面４８から立ち上げて形成される。舌状片１４５ａ、１４５ｂは、フィン４０の長手方向に延び、フィン４０の幅方向に広く幅Ｗ２の寸法で形成されている。舌状片１４５ａ、１４５ｂは、図５においては、挿入部４４の短辺寸法の半分の長さＷ１／２で形成されている。舌状片１４５ａ、１４５ｂの長さＬ２は、最大でも挿入部４４の短辺側の幅寸法Ｗ１までしか寸法をとることができないため、実施の形態１に係る熱交換器１００においては、長さＬ１を大きくとれる舌状片１５０の寸法Ｌ１を調整し、第１の間隔保持部５０を隣合うフィン４０に当接させるようにして、フィン４０同士の間隔を適正に確保している。

図６は、実施の形態１に係る熱交換器１００のフィン４０に設けられた第２の間隔保持部６０の拡大図である。図６（ｂ）は、図３の矢印Ｃ方向から見た図であり、フィン４０の板面４８に平行かつ第２の間隔保持部６０の立ち上がり面６３に平行な方向から見た図である。図６（ｂ）は、図６（ａ）の、Ｂ−Ｂにおける断面の垂直方向から見た第２の間隔保持部６０の構造の説明図である。第２の間隔保持部６０は、板状体であるフィン４０の一部を折り曲げて形成されており、板面４８に対し交差する方向に立設されている。第２の間隔保持部６０は、隣合うフィン４０に向かって立設されており、先端が隣合うフィン４０の板面４８ｂに当接している。つまり、第２の間隔保持部６０の板面４８ａから先端までの高さは第１の間隔保持部５０と同等に形成されている。第２の間隔保持部６０の先端は、曲げられており、当接部６２を形成している。実施の形態１において、第２の間隔保持部６０の立ち上がり面６３は、フィン４０の板面４８に対して略垂直に形成されている。第２の間隔保持部６０は、フィン４０の一部を板面４８に交差する方向に折り曲げて形成されている。第２の間隔保持部６０のｚ方向逆側には、第２の間隔保持部６０に隣接して開口部６１が形成されている。

図７は、実施の形態１に係る熱交換器１００のフィン４０に形成された第２の間隔保持部６０の比較例としての第２の間隔保持部１６０ｃの説明図である。図７は、図６（ｂ）と同じ方向から見た図である。比較例の第２の間隔保持部１６０ｃは、フィン１４０の一部を図７のｚ方向逆側に向かって折り曲げて形成されている。つまり、図７のｚ方向逆側を重力方向に合わせて熱交換器１００を設置した場合に、第２の間隔保持部１６０ｃは、フィン１４０の一部を重力方向に折り曲げて形成されている。そして立ち上がり面１６３ｃは、板面４８に略垂直に形成されている。この場合、第２の間隔保持部１６０ｃの上に開口部１６１ｃが形成されている。第２の間隔保持部１６０ｃに結露水又は霜の融解水が流下してきた場合、立ち上がり面１６３ｃに水が溜まるだけでなく、毛管現象により開口部１６１ｃの縁にも水が付着する。さらに、第２の間隔保持部１６０ｃの下側にも水滴が垂下するように付着するため、第２の間隔保持部１６０ｃ及び開口部１６１ｃは、図７の点線１８０で囲まれる領域に水を保持する。一方、実施の形態１に係る第２の間隔保持部６０及び開口部６１には、図６（ｂ）の点線８０に示されるように、第２の間隔保持部６０の下側に垂下するように水滴が付着するだけであるため、比較例の第２の間隔保持部１６０及び開口部１６１と比較して保持される水の量が少ない。つまり、比較例の第２の間隔保持部１６０及び開口部１６１に対し、実施の形態１に係る第２の間隔保持部６０及び開口部６１は、水を保持しにくく、排水性が高い。

図３に示される様に、実施の形態１においては、第２の間隔保持部６０は２本の扁平管３０の間の中間領域４３に設けられている。フィン４０の幅方向において、第２の間隔保持部６０は、第２の端縁４２寄りに位置し、第１の間隔保持部５０は、第１の端縁４１寄りに位置している。また、第１の間隔保持部５０と第２の間隔保持部６０とは、直線ｌを跨いで配置されている。直線ｌは、フィン４０をｙ方向から見た時のフィン４０の重心を通りフィン４０の長手方向に平行な直線である。ここでは、直線ｌを重心軸と呼ぶ。換言すると、重心軸と第１の間隔保持部５０から第２の間隔保持部６０を結ぶ仮想線とは、交差している。このように配置されていることにより、フィン４０は、安定した状態で複数枚積み重ねることが可能となり、熱交換器１００の組立時に組立作業性が向上するという利点がある。また、第１の間隔保持部５０と第２の間隔保持部６０とが、フィン４０の幅方向に間隔を持って配置されていることにより、隣合うフィン４０同士の間隔が安定して確保できる。

なお、第２の間隔保持部６０は、図３において隣合う扁平管３０の間の中間領域４３に１つ配置されているが、全ての中間領域４３に配置されていなくとも良い。第２の間隔保持部６０は、第１の間隔保持部５０よりも設置する数量を少なくすることにより、熱交換器１００の通風性を向上させつつ、隣合うフィン４０同士の間隔が安定して確保できる。

第１の間隔保持部５０は、第２の間隔保持部６０よりも、ｘ方向に向かって流入する空気の流れの上流側に位置している。フィン４０は、空気の流れの上流側に位置する第１の端縁４１側の領域が、下流側に位置する第２の端縁４２側の領域よりも、熱交換器１００を通過する空気との温度差が大きく、フィン４０と空気との間で熱交換がされやすい。フィン４０の熱交換がされやすい箇所である第１の端縁４１側の領域以外に第２の間隔保持部６０が配置されているため、熱交換器１００は、第２の間隔保持部６０が設けられても熱交換性能の低下が抑制される。さらには、熱交換器１００は、低温外気条件下において蒸発器として運転される場合に、空気との温度差の大きい上流側に着霜が生じ易い。従って、第２の間隔保持部６０は、第１の間隔保持部５０よりも下流側に配置されることにより、第２の間隔保持部６０を起点とした霜の成長を抑制し、かつフィン４０の間隔も適正に確保することができる。そのため、熱交換器１００は、通風性の低下が抑制され、適正に熱交換性能を維持することができる。

第２の間隔保持部６０の立ち上がり面６３は、フィン４０をｙ方向から見た時、つまり板面４８に垂直な方向から見た時にフィン４０の幅方向と平行になっている。ただし、この形態のみに限定されるものではなく、第２の間隔保持部６０の立ち上がり面６３は、傾斜していても良い。この場合、フィン４０の上方から流下してくる結露水又は霜の融解水が、立ち上がり面６３から重力方向に流れるため、立ち上がり面６３上に滞留するのが抑制されるため、熱交換器１００の排水性が高くなるという利点がある。

また、第２の間隔保持部６０の幅寸法Ｗ３は、第１の間隔保持部５０の幅寸法Ｗ１よりも小さくしても良い。第２の間隔保持部６０の立ち上がり面６３の幅が小さくなることにより、熱交換器１００は、フィン４０の間の風路抵抗が低下するため通風しやすくなる。また、フィン４０の板面４８の開口部６１も小さくなるため、熱交換性能の低下を抑えることができる。

第２の間隔保持部６０は、フィン４０の幅方向において、扁平管３０の風下側の第２の端部３２とフィン４０の第２の端縁４２との間の領域に配置されていても良い。第２の間隔保持部６０を扁平管３０よりも下流側に配置することにより、熱交換器１００は、第２の間隔保持部６０が設けられたことによる熱交換性能の低下が抑制される。

＜第２の間隔保持部６０の変形例＞
図８は、実施の形態１に係る熱交換器１００のフィン４０に形成された第２の間隔保持部６０の変形例である第２の間隔保持部１６０ａの説明図である。図８（ａ）は、図６（ａ）に対応し、図８（ｂ）は、図６（ｂ）に対応している。実施の形態１に係る熱交換器１００のフィン４０に設けられた第２の間隔保持部６０は、例えば、図８に示される様な第２の間隔保持部１６０ａのような構造であっても良い。第２の間隔保持部１６０ａは、フィン１４０の板面１４８ａに２つのスリットを入れ、そのスリットの間の部分を板面１４８ａから突出させて形成されている。従って、第２の間隔保持部１６０ａは、板面１４８ａと２箇所で接続されている。図８において、第２の間隔保持部１６０ａの上側に位置する面が、立ち上がり面１６３ａである。立ち上がり面１６３ａは、ｙ方向から見た時に、第２の間隔保持部６０の立ち上がり面６３と同様にフィン１４０の幅方向に平行に形成されている。

図９は、実施の形態１に係る熱交換器１００のフィン４０に形成された第２の間隔保持部６０の変形例である第２の間隔保持部１６０ｂの説明図である。図９（ａ）は、図６（ａ）に対応し、図９（ｂ）は、図６（ｂ）に対応している。第２の間隔保持部１６０ｂは、フィン１４０の板面１４８ｂを矩形に突出させて形成されている。図９において、第２の間隔保持部１６０ｂの上側に位置する面が、立ち上がり面１６３ｂである。立ち上がり面１６３ｂは、ｙ方向から見た時に、第２の間隔保持部６０の立ち上がり面５３と同様にフィン１４０の幅方向に平行に形成されている。

＜実施の形態１の効果＞
実施の形態１に係る熱交換器１００は、フィン４０に設けられた挿入部４４の周縁のうち長手方向の端部４６ａに第１の間隔保持部５０が設けられているため、第１の間隔保持部５０の板面４８から先端までの高さを適宜設定することができる。例えば、扁平管３０の短軸寸法が小さい場合であっても、第１の間隔保持部５０の高さを確保することができるため、隣合うフィン４０との間隔を適正に確保することができる。地球温暖化抑制のため、冷凍サイクル装置１の冷媒充填量の削減が求められるが、熱交換器１００は、扁平管３０の短軸寸法を低減させることができるため、冷媒充填量の削減に対し有効である。

第１の間隔保持部５０は、扁平管３０の第１の端部３１の風上側に配置されるため、フィン４０の間に形成される風路の通風性に影響を与えることがない。従って、熱交換器１００は、フィン４０の間の通風抵抗を増加させることなく、第１の間隔保持部５０によりフィン４０間の隙間を適正に確保することができる。

第１の間隔保持部５０は、挿入部４４の長手方向の一方の端部４６ａのみに形成されているため、端部４６ａの近傍以外の部分に起立片４５を設けることができる。そのため、挿入部４４の長手方向の両端部に第１の間隔保持部５０を設けた場合と比較して、扁平管３０と起立片４５との接触面積を大きくとることができるため、扁平管３０とフィン４０との伝熱が促進され、熱交換器１００は、熱交換性能が向上する。

図１０は、実施の形態１に係る熱交換器１００の変形例の熱交換器１００ａの断面構造の説明図である。実施の形態１に係る熱交換器１００の扁平管３０の長軸は、フィン４０の幅方向に対し傾けて配置されていても良い。図１０に示される様に、熱交換器１００ａのフィン１４０の第１の端縁４１側に位置する扁平管３０の第１の端部３１が、第２の端縁４２側に位置する第２の端部３２よりも下方に位置するようにしても良い。この場合、フィン１４０に設けられた挿入部１４４も、フィン１４０の幅方向に対して傾斜角度θだけ傾いて設けられている。また、第２の間隔保持部１６０も傾斜角度αだけ傾けて配置されていても良い。このように構成されることにより、熱交換器１００ａは、フィン１４０の上方から流下してくる水が扁平管３０の上面及び第２の間隔保持部１６０の上面から排出されやすく、排水性が高まる。また、挿入部１４４と第２の間隔保持部１６０とは、同じ方向に傾斜している。このように構成されることにより、隣合う扁平管３０の間の風路の通風抵抗を増加させることなく、第２の間隔保持部６０を配置することができる。

なお、上記においては、熱交換器１００ａのフィン１４０の第１の端縁４１に対し直角方向から空気が流入する状態を説明したが、例えば熱交換器１００ａを重力方向に対して傾斜させて配置する場合もある。実施の形態１においては、重力方向は、ｚ軸に沿って下向きである。しかし、熱交換器１００、１００ａは、ｚ軸を重力方向に対し傾斜させるように配置されていても良い。扁平管３０及び第２の間隔保持部６０のそれぞれの傾斜角度は、熱交換器１００、１００ａが配置される環境に応じて適宜設定すればよい。

第２の間隔保持部６０は、遮蔽領域１４５に配置されていても良い。遮蔽領域１４５とは、熱交換器１００ａにおいて２つの挿入部１４４の間の領域である中間領域１４３のうち、扁平管３０の第１の端部３１の下端からフィン１４０の幅方向と平行に引いた仮想線ｐと、扁平管３０の下面との間の領域である。熱交換器１００ａに対しフィン１４０の第１の端縁４１側からｘ方向に空気が流入したときに、遮蔽領域１４５は、傾斜して配置された扁平管３０に遮蔽された領域となる。図１０に示されるような扁平管３０の配置の場合、図１０に示された矢印ｒのように、扁平管３０の上面側を流れる空気は、扁平管３０の上面に沿って流れる。しかし、扁平管３０の下面側を流れる空気は、図１０に示された矢印ｑのように流れの方向が変更されにくく、遮蔽領域１４５は空気の流れが澱む領域となる。従って、第２の間隔保持部１６０は、遮蔽領域１４５に配置されることにより、フィン１４０の間の風路の通風性への影響を少なく出来る。

実施の形態２．
実施の形態２に係る熱交換器２００は、実施の形態１に係る熱交換器１００に対し、挿入部４４の構造を変更したものである。実施の形態２に係る熱交換器２００においては、実施の形態１に対する変更点を中心に説明する。実施の形態２に係る熱交換器２００の各部については、各図面において同一の機能を有するものは実施の形態１の説明で使用した図面と同一の符号を付して表示するものとする。

図１１は、実施の形態２に係る熱交換器２００の断面構造の説明図である。図１１は、図１の熱交換器２００の熱交換部１０のｙ軸に垂直な断面Ａをｙ方向から見た図を示している。実施の形態２においては、熱交換部１０を構成する板状のフィン２４０に挿入部２４４が設けられている。挿入部２４４は、フィン２４０の第２の端縁２４２に形成された切り欠きであり、その切り欠きに扁平管３０が嵌合している。挿入部２４４は、その長手方向をフィン２４０の幅方向に対し平行にして配置されている。また、扁平管３０も、管軸に垂直な断面の長軸をフィン２４０の幅方向に平行にして設けられている。

実施の形態２に係る熱交換器２００のフィン２４０に設けられた第１の間隔保持部５０は、図４に示される実施の熱交換器１００の構造と同様である。図４は、図１１のＡ−Ａ断面に相当する部分である。挿入部２４４の周縁のうち長辺部２４７ａ、２４７ｂには、実施の形態１と同様に起立片２４５が形成されている。起立片２４５は、第１の間隔保持部５０に対して高さが低くなっている。起立片２４５は、扁平管３０の断面の長軸に沿った側面に接触し、フィン２４０と扁平管３０との間で熱を伝達する。起立片２４５と扁平管３０とは、例えばロウ付けにより接合される。

図１２は、実施の形態２に係る熱交換器２００のフィン２４０に設けられる挿入部２４４を形成する前の状態を示す平面図である。挿入部２４４は、板状体であるフィン２４０に切り込みを入れて形成された舌状片を板面４８の法線方向に立ち上げることにより形成される。第１の間隔保持部５０は、第１の端縁４１側から第２の端縁２４２側に向かって延びる舌状片１５０を立ち上げて形成される。

挿入部２４４の長辺部２４７ａ、２４７ｂに沿って形成される起立片２４５は、舌状片１５０以外の部分に形成される舌状片２４５ａ、２４５ｂである。舌状片２４５ａ、２４５ｂは、フィン２４０の長手方向に延び、フィン２４０の幅方向に広く幅Ｗ２の寸法で形成されている。舌状片２４５ａ、２４５ｂは、図１２においては、挿入部２４４の短辺寸法の半分の長さＷ１／２で形成されている。舌状片２４５ａ、２４５ｂの長さＬ２は、最大でも挿入部２４４の短辺側の幅寸法Ｗ１までしか寸法をとることができないため、実施の形態２に係る熱交換器２００においては、長さＬ１を大きくとれる舌状片１５０の寸法Ｌ１を調整し、第１の間隔保持部５０を隣合うフィン２４０に当接させるようにして、フィン２４０同士の間隔を適正に確保している。

＜実施の形態２の効果＞
実施の形態２に係る熱交換器２００は、フィン２４０に設けられた挿入部２４４の周縁のうち長手方向の端部４６ａに第１の間隔保持部５０が設けられているため、第１の間隔保持部５０の板面４８から先端までの高さを適宜設定することができ、隣合うフィン４０との間隔を適正に確保することができる。また、挿入部２４４が第２の端縁２４２に形成された切り欠きであるため、フィン２４０の挿入部２４４に対し扁平管３０を第２の端縁２４２側から挿入することができる。よって、熱交換器２００の製造時にフィン２４０と扁平管３０との組立が容易に行える。さらに、実施の形態１に係るフィン４０と実施の形態２に係るフィン２４０が同じ幅である場合、フィン２４０は、フィン４０よりも、扁平管３０の第１の端部３１と第１の端縁４１との距離を大きくとることができる。そのため、フィン２４０の第１の端縁４１側を風上に向けて熱交換器２００を配置し、冷凍サイクル装置１を低温外気条件下で運転した場合に、フィン２４０の第１の端縁４１側の領域に生じる着霜を低減させることができる。

なお、実施の形態１と同様に実施の形態２に係る熱交換器２００においても、扁平管３０をフィン２４０の幅方向に対し傾斜させて配置しても良い。その時、第２の間隔保持部６０もフィン２４０の幅方向に対し傾斜させても良い。このように構成されることにより、熱交換器２００は、フィン２４０の上方から流下してくる水が扁平管３０の上面及び第２の間隔保持部６０の上面から排出されやすく、排水性が高まる。

図１３は、実施の形態２に係る熱交換器２００の変形例の熱交換器２００ａの断面構造の説明図である。変形例の熱交換器２００ａは、フィン４０を扁平管の第２の端部３２よりも風下側に延ばしたものである。フィン４０が風下側に延長されているのに合わせて、挿入部４４も風下側に長く形成されており、挿入部４４のうち第２の端縁４２側の領域は、何も配置されていない。実施の形態２に係る熱交換器２００は、第２の端縁２４２と扁平管３０の第２の端部３２とがｘ方向においてほぼ同じ位置にある。一方、変形例の熱交換器２００ａは、フィン４０の第２の端縁２４２が扁平管３０の第２の端部３２からｘ方向に離れて位置している。そして、第２の間隔保持部６０は、フィン４０の幅方向において、扁平管３０の風下側の端部である第２の端部３２とフィン４０の第２の端縁４２との間の領域に配置されている。第２の間隔保持部６０を扁平管３０よりも下流側に配置することにより、熱交換器２００ａは、第２の間隔保持部６０が設けられたことによる熱交換性能の低下が抑制される。

１ 冷凍サイクル装置、２ 送風機、３ 圧縮機、４ 四方弁、５ 室外熱交換器、６ 膨張装置、７ 室内熱交換器、８ 室外機、９ 室内機、１０ （第１の）熱交換部、２０ （第２の）熱交換部、３０ 扁平管、３１ 第１の端部、３２ 第２の端部、４０ フィン、４１ 第１の端縁、４２ 第２の端縁、４３ 中間領域、４４ 挿入部、４５ 起立片、４６ａ 端部、４７ａ 長辺、４７ｂ 長辺、４８ 板面、４８ａ 板面、４８ｂ 板面、５０ 第１の間隔保持部、５２ 当接部、５３ 立ち上がり面、６０ 第２の間隔保持部、６１ 開口部、６２ 当接部、６３ 立ち上がり面、７０ ヘッダ、７１ ヘッダ、７２ ヘッダ、８０ 点線、９０ 冷媒配管、９１ 冷媒配管、９２ 冷媒配管、１００ 熱交換器、１００ａ 熱交換器、１４０ フィン、１４３ 中間領域、１４４ 挿入部、１４５ 遮蔽領域、１４５ａ 舌状片、１４５ｂ 舌状片、１４８ａ 板面、１４８ｂ 板面、１５０ 舌状片、１６０ 第２の間隔保持部、１６０ａ 第２の間隔保持部、１６０ｂ 第２の間隔保持部、１６０ｃ 第２の間隔保持部、１６１ｃ 開口部、１６３ａ 立ち上がり面、１６３ｂ 立ち上がり面、１６３ｃ 立ち上がり面、１８０ 点線、２００ 熱交換器、２００ａ 熱交換器、２４０ フィン、２４２ 第２の端縁、２４４ 挿入部、２４５ 起立片、２４５ａ 舌状片、２４５ｂ 舌状片、２４７ａ 長辺部、２４７ｂ 長辺部、Ａ 断面、Ｃ 矢印、Ｌ１ 寸法、Ｗ１ 幅寸法、Ｗ３ 幅寸法、ｐ 仮想線、ｑ 矢印、ｒ 矢印、α 傾斜角度、θ 傾斜角度。

Claims (11)

1. 扁平管と、
   長手方向と該長手方向に直交する幅方向とに延びる板面を有する板状体で形成され、前記扁平管の管軸に交差するように配置されると共に、互いに間隔を空けて配置された複数のフィンと、を備え、
   前記複数のフィンのそれぞれは、
   前記扁平管が挿入された挿入部と、
   前記挿入部の周縁に形成され、前記間隔を保持する第１の間隔保持部と、
   前記挿入部の前記周縁を除く前記板状体に形成され、前記間隔を保持する第２の間隔保持部と、を備え、
   前記第１の間隔保持部及び前記第２の間隔保持部のみが前記複数のフィンのうち隣合うフィンに当接し、
   前記第１の間隔保持部は、
   前記挿入部の前記周縁のうち、前記扁平管の前記管軸に垂直な断面の長軸方向の一方の端に位置し、
   前記第２の間隔保持部は、
   隣合う前記挿入部の間の中間領域に、前記第１の間隔保持部と幅方向に間隔を持って配置されている、熱交換器。
2. 前記第１の間隔保持部は、
   前記挿入部の前記周縁の前記長軸方向の端から、前記長軸方向に延びる舌状片を立ち上げて形成される、請求項１に記載の熱交換器。
3. 前記第１の間隔保持部及び前記第２の間隔保持部は、
   前記板面から先端までの高さが前記扁平管の前記管軸に垂直な断面の短軸方向の寸法よりも大きい、請求項１又は２に記載の熱交換器。
4. 前記第２の間隔保持部は、
   前記第１の間隔保持部よりも前記複数のフィンの間を通過する空気の流れの下流側に配置されている、請求項１〜３の何れか１項に記載の熱交換器。
5. 前記第２の間隔保持部が設置される数量は、
   前記第１の間隔保持部が設置される数量よりも少ない、請求項１〜４の何れか１項に記載の熱交換器。
6. 前記第２の間隔保持部の幅寸法は、
   前記第１の間隔保持部の幅寸法よりも小さい、請求項１〜５の何れか１項に記載の熱交換器。
7. 前記複数のフィンのそれぞれの重心を通り前記複数のフィンのぞれぞれの前記長手方向に平行な重心軸は、前記板面に垂直な方向から見た時に、前記第１の間隔保持部から前記第２の間隔保持部までを結ぶ仮想線と交差する、請求項１〜６の何れか１項に記載の熱交換器。
8. 前記挿入部は、
   前記複数のフィンのそれぞれの前記幅方向の端縁の一方から形成されている切り欠きである、請求項１〜７の何れか１項に記載の熱交換器。
9. 前記挿入部は、
   前記複数のフィンのそれぞれの前記幅方向に対し傾斜している、請求項１〜８の何れか１項に記載の熱交換器。
10. 請求項１〜９の何れか１項に記載の熱交換器と、
    前記熱交換器に空気を送る送風機と、を備え、
    前記第１の間隔保持部は、
    前記第２の間隔保持部よりも前記熱交換器に送られる空気の上流側に配置される、熱交換器ユニット。
11. 請求項１０に記載の熱交換器ユニットを備えた冷凍サイクル装置。

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